Verbleib in der Umwelt und Stoffwechselwege

Aluminiumsulfat ist stabil und hat einen hohen Schmelzpunkt von 770 Grad °C.Aluminiumsulfat ist stabil gegenüber Luft, Sonnenlicht und Metallen.

Festes Produkt ist über lange Zeiträume stabil, wenn es trocken und bei Umgebungstemperaturen aufbewahrt wird. Die gesetzliche Haltbarkeit von Aluminiumsulfat beträgt 60 Monate.

Aluminiumsulfat kann nicht oxidiert werden und es ist nicht zu erwarten, dass während des Transports atmosphärische Umwandlungen auftreten. Wenn Aluminiummetallpartikel während der Metallverarbeitung an die Luft abgegeben würden, würden sie schnell oxidiert. Es ist nicht anwendbar für eine anorganische Verbindung, die dissoziiert

Aluminiumsulfat ist eine anorganische Substanz mit einer relativ großen Anzahl von Sauerstoffatomen pro Molekül, aber ohne Wasserstoff- oder Kohlenstoffatome. Es gibt keine strukturellen Hinweise auf das Oxidationspotential des Stoffes.

In Luft,Hydratisiertaluminiumsulfat reagiert mit Feuchtigkeit und produziert Schwefelsäuren und Aluminiumoxid. Da dieses Aluminiumsulfat normalerweise nicht an die Luft abgegeben wird, wäre die in der Luft vorhandene Aluminiummenge im Vergleich zu der Menge, die durch natürliche Erosion des Bodens entsteht, vernachlässigbar.

Aluminiumsulfat, das als anorganische Verbindung nicht biologisch abbaubar ist. Biologisch abbaubare Stoffe sind im Allgemeinen organisches Material wie pflanzliche und tierische Stoffe und andere Substanzen, die von lebenden Organismen stammen, oder künstliche Materialien, die pflanzlichen und tierischen Stoffen ähnlich sind, um von Mikroorganismen verwendet zu werden.

Hydrolyse ist eine chemische Reaktion, bei der Wassermoleküle (H2O) im Prozess eines chemischen Mechanismus in Wasserstoffkationen (H +, üblicherweise als Protonen bezeichnet) und Hydroxidanionen (OH−) gespalten werden.

Wenn das Aluminiumsulfat in Wasser freigesetzt wird, hydrolysiert es zu Aluminiumhydroxiden.

Reaktionen zwischen Aluminiumsulfat, Wasser und den damit verbundenen „Verunreinigungen“ führen zur Bildung einer Flocke, die sich von der Wasserphase zu Alaunschlamm abscheidet. Ein kleiner Teil des Aluminiums kann entweder in kolloidaler oder gelöster Form im Wasser verbleiben.Die verschiedenen Reaktionen, die an der Bildung von Aluminiumhydroxid in wässriger Lösung beteiligt sind, wurden beschrieben; Die Gesamtreaktion kann durch die folgende Gleichung dargestellt werden:

Al2(SO4)3+ 6H2O<>2Al(OH)30+ 3H2SO4

Es wird erwartet, dass das im Schlamm vorhandene Aluminiumhydroxid nach der freisetzung in Oberflächenwasser.Versuche ergaben, dass weniger als 0,2% des im Schlamm vorhandenen Aluminiumhydroxids in überstehendem Wasser bei einem pH-Wert von 6 und weniger als 0,0013% bei einem pH-Wert von 7,65 freigesetzt wurden. In beiden Fällen lag Aluminiumhydroxid meist in teilchenförmiger Form vor. Bei diesen pH-Werten ist die Aluminiumlöslichkeit gering und die Kinetik begünstigt die Bildung von festem Aluminiumhydroxid.

Bei der Behandlung von Abwasser reagiert Alaun auch mit Phosphat, wie in der folgenden Reaktion gezeigt:

Al2(SO4)3+ 2PO43– <>AlPO4(s) + 3SO42–

Dieses Verfahren wird seit vielen Jahren zur Behandlung von Phosphor in Abwässern sowie zur Verringerung des Phosphorgehalts im Abfluss von mit Geflügelstreu gedüngten Flächen und zur Wiederherstellung phosphorangereicherter eutropher Seen eingesetzt .

Aluminium ist ein stark hydrolysierendes Metall und im neutralen pH–Bereich (6,0-8,0) relativ unlöslich. In Gegenwart von Komplexliganden und unter sauren (pH < 6) und alkalischen (pH > 8) Bedingungen wird die Aluminiumlöslichkeit verbessert. Bei niedrigen pH-Werten liegt gelöstes Aluminium hauptsächlich in der Aquo-Form (Al3+) vor. Es wurde gezeigt, dass die Temperatur die Löslichkeit, Hydrolyse und Molekulargewichtsverteilung wässriger Aluminiumspezies sowie den pH-Wert von Lösungen beeinflusst.Es wurde ein höherer Grad an Aluminiumhydrolyse und eine stärkere Polymerisation zu hochmolekularen Spezies in anorganischen Aluminiumlösungen berichtet, die für einen Monat bei 25 ° C gelagert wurden, verglichen mit solchen, die für einen äquivalenten Zeitraum bei 2 ° C gelagert wurden. Die Forscher stellten die Hypothese auf, dass eine fortgeschrittenere Polymerisation, die bei der höheren Temperatur offensichtlich war, zu mehr Deprotonierungs- und Kondensationsreaktionen führte, was möglicherweise für den beobachteten niedrigeren pH-Wert der 25 ° C-Testlösungen verantwortlich war (Bereich 4,83 bis 5,07 gegenüber 5,64 bis 5,78 in den Lösungen bei 2 ° C).

In Wasser wird Aluminiumsulfat aufgrund seiner hohen Wasserlöslichkeit und Nichtflüchtigkeit wahrscheinlich schnell verschwinden;

Eine chemische Zersetzung oder Phototransformation, die durch Licht oder andere Strahlungsenergie induziert wird, ist nicht möglich, da Aluminiumsulfat als anorganische Verbindung nicht durch Photonen abgebaut werden kann.

Aluminiumsulfat wird im Oberflächenwasser nicht abgebaut und geht in Lösung, ohne sich chemisch zu zersetzen. Aluminiumionen bleiben als Aluminiumionen erhalten.

Wenn das Aluminiumsulfat in Wasser freigesetzt wird, hydrolysiert es zu Aluminiumhydroxiden.

Reaktionen zwischen Aluminiumsulfat, Wasser und den damit verbundenen „Verunreinigungen“ führen zur Bildung einer Flocke, die sich von der Wasserphase zu Alaunschlamm abscheidet. Ein kleiner Teil des Aluminiums kann entweder in kolloidaler oder gelöster Form im Wasser verbleiben.Die verschiedenen Reaktionen, die an der Bildung von Aluminiumhydroxid in wässriger Lösung beteiligt sind, wurden beschrieben; Die Gesamtreaktion kann durch die folgende Gleichung dargestellt werden:

Al2(SO4)3+ 6H2O<> 2Al(OH)3 0+ 3H2SO4

Es wird erwartet, dass das im Schlamm enthaltene Aluminiumhydroxid nach der Freisetzung in Oberflächenwasser größtenteils fest bleibt.Versuche zeigten, dass weniger als 0,2% des im Schlamm vorhandenen Aluminiumhydroxids in überstehendem Wasser bei einem pH-Wert von 6 und weniger als 0,0013% bei einem pH-Wert von 7,65 freigesetzt wurden. In beiden Fällen lag Aluminiumhydroxid meist in teilchenförmiger Form vor. Bei diesen pH-Werten ist die Aluminiumlöslichkeit gering und die Kinetik begünstigt die Bildung von festem Aluminiumhydroxid.

Beim Erhitzen zwischen 770 und 860 ° C zersetzt sich Aluminiumsulfat zu Aluminiumoxid und Schwefeltrioxid. Es verbindet sich mit Wasser und bildet hydratisierte Salze verschiedener Zusammensetzungen

Al2(SO4) 770 – 860 ° C 2Al2O3 + 6SO2 + 3O2

Al2(SO4)3 + 6 NaHCO3 → 3 Na2SO4 + 2 Al(OH)3 + 6 CO2

Der Hintergrundsauerstoffgehalt im Oberflächenwasser weist ebenfalls auf einen Mangel an signifikantem Abbau hin.

Aluminiumsulfat wird in aquatischen und terrestrischen Arten bioakkumulieren

Zahlreiche Feld- und Laborstudien haben gezeigt, dass Fische Aluminium (als Aluminiumsulfat) in und auf der Kieme anreichern. Es wurde vermutet, dass die Übertragungsrate von Aluminium (als Aluminiumsulfat) in den Körper von Fischen unter natürlichen Umweltbedingungen entweder langsam oder vernachlässigbar ist . Die anfängliche Aufnahme von Aluminium (als Aluminiumsulfat) durch Fische erfolgt im Wesentlichen nicht an der Kiemenoberfläche, sondern hauptsächlich an der Kiemenschleimschicht.

Fische können Schleim und das gebundene Aluminium nach der Expositionsepisode schnell eliminieren.Es wurde festgestellt, dass die Ausscheidung von Aluminium aus den Kiemen des atlantischen Lachses (Salmo Salar) extrem schnell war, sobald die Fische in sauberes Wasser überführt wurden. Die Autoren schlugen vor, dass der schnelle Verlust auf den Ausstoß von an Schleim gebundenem Aluminium zurückzuführen ist.

Bei atlantischem Lachs (Salmo salar) wurden Steady-State-BCFs von 76 und 190 nach einer 60-tägigen Exposition und BCFs von 362 nach einer 45-tägigen Exposition gegenüber Aluminium (Aluminiumsulfat) bei pH 5,6 bis 5,8 berichtet.

Ein BCF von 155 wurde auch in Regenbogenforellen (Oncorhynchus mykiss) Kiemengewebe nach einer 3-tägigen Exposition gegenüber Aluminium (als Aluminiumsulfat) berichtet.

Bei Asellus aquaticus wurden Steady-State-BCF-Werte von bis zu 14.000 nach einer 20-tägigen Exposition gegenüber Aluminium (als Aluminiumsulfat) berichtet. Ein Großteil der Akkumulation war jedoch auf die passive Adsorption von Aluminium an die Nagelhaut zurückzuführen. Daher sind diese BCFs nicht repräsentativ für die interne Konzentration von Aluminium und Überakkumulation in dieser Spezies.

Für das Darmgewebe der Süßwasserschnecke Lymnaea stagnalis wurde ein Steady-State-BCF von 19.000 berichtet. Der Darm der Schnecke enthält jedoch Schleim, der eine hohe Affinität zu Metallen wie Aluminium aufweist. Der Schleim kann ausgeschieden werden und kann ein primärer Weg zur Entfernung von Metallen aus den Schnecken sein. Es wurde berichtet, dass Schleim während der Analyse des Darms geblieben sein kann, und so kann dieser BCF die Akkumulation von Aluminium überschätzen Ein BCF von 155 wurde auch in Regenbogenforelle (Oncorhynchus mykiss) Kiemengewebe nach einer 3-tägigen Exposition gegenüber Aluminium (als Aluminiumsulfat) bei dieser Art berichtet.

Ein BCF von 0,13 bis 0,5 im ganzen Körper für die Schnecke Helix aspersa wurde berichtet.

BCFs für Landpflanzen wurden basierend auf Daten berechnet, die in der Übersicht von Bélanger et al. (1999). Sowohl für Hartholz- als auch für Nadelholzarten lag der berechnete BCF in Studien mit Aluminiumlösungen zwischen 5 und 1.300 für Laub und zwischen 20 und 79.600 für Wurzeln. Für diejenigen, die mit Erde durchgeführt wurden, waren die BCFs sowohl für Laub (0,03–1,3) als auch für Wurzeln (325-3.526) niedriger. Die für Getreide und Futterpflanzen berechneten BCFs reichten von 4 bis 1.260 Infoliage und von 200 bis 6.000 in Wurzeln für Experimente mit Lösungen. Für Bodenexperimente variierte der Blatt-BCF von 0,07 bis 0,7.

Der geschätzte BCF von 3,16 L / kg wet-wt wurde durch Berechnung aus dem EPI SuiteTM v4.0-Programm gemessen. Dies sind Expositionsbewertungstools und Modelle der EPA (Environmental Protection Agency) .

BCFBAF Programm (v3.00) Ergebnisse:

==============================

ZUSAMMENSETZUNG: (O)S(=O)(=O)O(=O)S(O(=O))(=O)=OS(O())(=O)=O

CHEM:Aluminiumsulfat

MOL FÜR: H4 O12 S3 Al2

MOL GEWICHT: 346,17

——————————— BCFBAF v3.00 ——————————–

Zusammenfassende Ergebnisse:

Log BCF (regressionsbasierte Schätzung): 0,50 (BCF = 3,16 L / kg wet-wt)

Biotransformationshalbwertszeit (Tage): 1.48e-005 (normalisiert auf 10 g Fisch)

Log BAF (Arnot-Gobas upper trophic): -0,05 (BAF = 0,893 L / kg wet-wt)

Log Kow (experimentell): nicht in der Datenbank verfügbar

Von BCF-Schätzungen verwendeter Log Kow: -7,82

Gleichung zur BCF-Schätzung:

Log BCF = 0,50

Korrektur(en): Wert

Nicht verwendete Korrekturfaktoren für Log Kow < 1

Geschätzter Log BCF = 0,500 (BCF=3,162 L/ kg Nassgewicht)

Der geschätzte BCF (obere Trophie) von 0,893 L/ kg Nassgewicht wurde durch Berechnung aus EPI SuiteTM v4.0 Programm. Dies sind Expositionsbewertungstools und Modelle der EPA (Environmental Protection Agency) .

Zusammenfassende Ergebnisse:

Log BCF (regressionsbasierte Schätzung): 0,50 (BCF = 3,16 L / kg Nassgewicht)

Biotransformationshalbwertszeit (Tage): 1,48e-005 (normalisiert auf 10 g Fisch)

Log BAF (Arnot-Gobas obere Trophie): -0,05 (BAF = 0,893 L/ kg Nassgewicht)

Log Kow (experimentell): nicht in der Datenbank verfügbar

Log Kow von BCF-Schätzungen verwendet: -7,82

Gleichung zur Erstellung der BCF-Schätzung: Log BCF = 0,50

Korrektur(en): Wert

Nicht verwendete Korrekturfaktoren für Log Kow < 1

Geschätzter Log BCF (obere Trophie) = -0,049 (BCF = 0,893 L/ kg wet-wt)

Die Adsorption von Aluminium erfolgt nur unter pH-Bedingungen, bei denen es zu verschiedenen Hydrolyseprodukten hydrolysiert.Progressive Hydrolyse führt zur Bildung von Kolloidalenaluminiumhydroxid.

Die Geschwindigkeit, mit der lösliches Aluminiumsulfat allmählich ausgelaugt wird, hängt von der Wasserversorgung ab. In feuchten Regionen werden die oberen Schichten von Boden und Gestein gründlich ausgelaugt, und sobald sie gebildet werden, werden die löslichen Produkte im Abflusswasser entfernt. In semiariden Regionen sind die Böden nicht vollständig ausgelaugt und lösliche Substanzen neigen dazu, sich anzusammeln.

Wenn gelöst in eine große menge von neutral oder leicht alkalischen wasser, aluminium sulfat hydrolysiert zu bilden die aluminium hydroxid niederschlag (Al (OH)3) und eine verdünnte schwefelsäure lösungundreduzieren die pH von boden.

Die wasserfreie Form kommt in der Natur als seltenes Mineral Millosevichit vor, das z. in vulkanischen Umgebungen und auf brennenden Kohleabfalldeponien. Aluminiumsulfat wird selten, wenn überhaupt, als wasserfreies Salz angetroffen. Es bildet eine Reihe verschiedener Hydrate, von denen das Hexadecahydrat Al2(SO4) 3 • 16H2O und das Octadecahydrat Al2 (SO4)3 • 18H2O am häufigsten sind. Das Heptadecahydrat, dessen Formel als 2 (SO4) 3 • 5H2O geschrieben werden kann, kommt natürlich als Mineral Alunogen vor.

Die obigen Informationen zeigen, dass Aluminiumsulfat dazu neigt, durch den Boden auszulaugen, wenn Wasser angewendet wird, d.h. es hat Mobilität durch den Boden, und es ist ausreichend Wasser vorhanden. Wenn es sich nach unten in Schichten bewegt, in denen der Wassergehalt niedrig ist, hört die Auslaugung auf.

Auf dieser Grundlage hat es kein hohes Adsorptionspotential an Boden, wenn kein Wasser vorhanden ist und nur ein Teil Deraluminiumsulfatin der festen Phase wird adsorbiert.

Auf der anderen Basis, wenn Wasser vorhanden ist Aluminiumsulfat als Aluminiumhydroxid Niederschlag (Al(OH)3) haben ein hohes Potenzial für die Adsorption an Boden.

– Boden, die kolloidale Oberfläche kann große Mengen an Aluminium adsorbieren

Selektivität der Kationenadsorption

Die Affinität der meisten Kationen zu einer adsorbierenden Oberfläche ist für zweiwertige Ionen größer als für einwertige Ionen und für große Kationen größer als für kleine mit derselben Ladung, denn je größer das Kation ist, desto weniger hydratisiert ist es. Die übliche Affinität ist:

Al3+> Ba2+>Sr2+>Ca2+>Mg2+= Cs+>Rb +>K+= NH4+>Na+

Die Bodenkationen, die leicht an Bodenkolloide adsorbiert werden, können in diese beiden Gruppen eingeteilt werden. Da sind zum einen die Basiskatoine, zu denen die wichtigen Pflanzennährstoffe Ca2+, Mg2+, K+und Na+ gehören. Zweitens gibt es saure Kationen, zu denen Al Gehört3+und H +. Im Zusammenhang mit dieser Unterscheidung in Kationen steht der Begriff Basissättigung, der als Anteil der von Basiskationen belegten Austauschstellen definiert ist. Ein Boden mit einer hohen Basissättigung (mehr als 35%) ist fruchtbarer als ein Boden mit einer niedrigen Basissättigung.

Al3+, Ca2+und H+sind die am häufigsten adsorbierten Kationen in feuchten Regionen. Dies spiegelt den langfristigen Auslaugungsverlust basischer Kationen und deren Ersatz durch saure Kationen wider. Im Gegensatz dazu sind Ca2 +, Mg2 +, K + und Na + die am häufigsten adsorbierten Kationen in ariden Regionen.

Aluminium beeinflusst den Säuregehalt des Bodens

Wenn Tonmineralien verwittern und zerfallen, wird das Aluminium in der Oktaederschicht in die Bodenlösung freigesetzt, wo es entweder mit Wasser reagiert oder an den Austauschstellen negativ geladener Tonmineralien adsorbiert wird. Al3+ -Ionen werden bevorzugt gegenüber allen anderen Hauptkationen adsorbiert. Der Einfluss, den Aluminium auf die Bodensauerung hat, hängt selbst vom Säuregehalt des Bodens ab. Bei Ph ist Aluminium löslich und existiert als Al3+. Wenn Al3 + in die Bodenlösung eintritt, reagiert es mit Wasser (es wird hydrolysiert), um H + -Ionen zu erzeugen:

Al3++ H2O <> AlOH2++ H+

Somit steigt der Säuregehalt des Bodens (pH-Wert sinkt). In Böden mit einem pH-Wert zwischen 5 und 6,5 trägt Aluminium ebenfalls H + oine zur Bodenlösung bei, jedoch auf unterschiedliche Weise, da Aluminium nicht mehr als Al3 + -Ionen existieren kann, sondern in Aluminiumhydroxylionen umgewandelt wird:

Al3++ OH-<> AlOH2+

AlOH2++ H-<> Al(OH)2+

ALUMINIUMHYDROXIONEN

Diese Hydroxylaluminiumionen wirken wie Al3+ als austauschbare Kationen und werden von den Tonmineralien adsorbiert. Sie befinden sich im Gleichgewicht mit Hydroxylaluminiumionen in der Bodenlösung, wo sie durch folgende Reaktionen H + -Ionen produzieren:

AlOH2++H20

===

Al(OH)2+ + H+

Al(OH)2++H20

===

Al(OH)3+ + H+

In Böden, in denen der pH-Wert über 7 liegt, dominieren Ca2+und Mg2+ die Austauschstellen und die meisten Hydroxylaluminiumionen wurden in Gibbsit (Al (OH)3) umgewandelt, ist unlöslich und kann von den negativen Tonmineralien nicht als kostenlos angesehen werden. In einem neutralen Boden sind die austauschbaren Kationen, die die Kationenaustauschstellen dominieren, die basischen Kationen, während in einem sauren Boden Aluminium- und Wasserstoffionen die Austauschstellen dominieren.

Auf dieser Basis, wenn Wasser vorhanden ist, haben Aluminiumsulfat als Aluminiumhydroxid-Niederschlag (Al(OH)3) ein hohes Potenzial für die Adsorption an Boden.

Der geschätzte Bodenadsorptionskoeffizient betrug 31,82L/kg, gemessen durch Berechnung aus EPI SuiteTM v4.0..Dies sind Expositionsbewertungstools und Modelle der EPA (Environmental Protection Agency).

Anorganische Verbindungen liegen außerhalb des Schätzbereichs.

Zum Vergleich der Bodenadsorption:

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